Supple cells for growth

Supple cells for growth

We don’t notice it, but the growth of organisms, organs, and tissues is strongly coordinated. Only when something goes wrong. Or, maybe we don’t, don’t see it as a mistake but a nice new trait. One of those things that need to be coordinated is growth between different tissue layers. This coordination is crucial, especially in plants where the different cell layers are connected by a cell wall. Now British and Chinese researchers show how genes can control the mechanical interactions between different cell layers.

To study this the researchers turned to floating bladderwort, a small floating water plant with long thin steles and thread like leaves. And to be more precise, they looked at bladderwort plants that developed less well, and had short steles. These short steles they compared with the steles of normally developing plants. Where, in the normally developing steles, the researchers observed lots of empty spaces intersected by cell like the empty spaces between the spokes of a wheel. In the short steles, the empty spaces were smaller, with bended spokes.

To find a possible reason for this particular observed phenotype, the researchers turned to computer simulations. This allowed them to study the effect of the difference in growth and pressure between the different cell layers. They noticed that the twisting, the bended spokes, observed in plants with short steles occurs when the outer layer of the stele does not grow.

Brassinosteroid give the cells a less tight corset

Subsequently the researchers looked to the genetic differences between the normal and short bladderwort plants. Here the researchers stumbled on differences in the gen DWARF. This is a gene that codes for an enzyme needed to produce brassinosteriod. And indeed, when the researchers grew the short bladderwort plants in presence of brassinosteroid, those plants developed like normal bladderwort plants.

Now the big question was how brassinosteroid enables normal growth. A hint came from the influence of brassinosteroid on the stretching of a just germinated seedling. Here brassinosteroid enables the cell walls stay supple. To test this, the researchers put this information in to their computer simulation. And indeed, when the cells of the outer layer of the stele had souple cells, then those cells could stretch and grow along with the cells inside the stele.

Brassinosteroid gave the cells a less tight corset, and the space to move along with its neighbours. In absence of brassinosteroid, the corset was laced tightly , with no space for movement. Resulting in twisting and loss of hollow spaces.

Literature

Robert Kelly-Bellow et al., (2023) Brassinosteroid coordinates cell layer interactions in plants via cell wall and tissue mechanics. Science380,1275-1281. DOI: 10.1126/science.adf0752

Thanks for reading.
If you like what you read, support me with on of the following actions

🍵 Buy me a tea

Follow me on LinkedIn or BlueSky
Share it with a friend or co-worker
Singing up to my newsletter so my next blog lands directly in your inbox

Soepele cellen voor groei

Soepele cellen voor groei

We staan er niet bij stil maar groei, van organismen, organen, en weefsels is sterk gecoördineerd. Pas als er iets misgaat zien we dit. Of misschien ook niet, zien we het niet als een fout, maar meer als een mooie nieuwe eigenschap. Een van de dingen die handig zijn om te coördineren is de groei tussen verschillende cellagen. Helemaal bij planten, waar de verschillende cellagen met elkaar verbonden zijn is deze coördinatie cruciaal. Nu laten een groep van Britse en Chinese onderzoekers zien hoe genen de mechanische interacties tussen cellagen kunnen controleren.

Om dit te kunnen bestuderen keken de onderzoekers in eerste instantie naar blaaskruid, een klein drijvend waterplantje met lange dunne steeltjes en draadachtige blaadjes. Om meer precies te zijn, ze bestudeerde blaaskruid plantjes die zich net wat minder goed ontwikkelde, en korte steeltjes hadden. De steeltjes van deze plantjes vergeleken de onderzoekers met steeltjes van normale blaaskruid plantjes. Waar ze bij plantjes met normale steeltjes, veel hole ruimtes zagen, tussen cellen zoals de ruimtes tussen de spaken van een wiel. Waren deze hole ruimtes kleiner in de blaaskruid plantjes met korte steeltjes, en kromme spaken.

Om de mogelijke oorzaak van het geobserveerde fenotype van de blaaskruid plantjes met korte steeltjes te vinden, maakte de onderzoekers computersimulaties. Zo konden ze het effect van verschil in groei en druk tussen de verschillende cellagen bestuderen. Hierbij ontdekte ze dat draaiing, de kromme spaken, gezien in de planten met korte steeltjes, optreed op het moment dat de buitenste cellaag niet meer kan groeien.

Brassinosteroide geeft de cellen een losser korset

Vervolgens keken de onderzoekers naar wat er genetisch anders is tussen de normale en kleine blaaskruid plantjes. Hierbij stuiten de onderzoekers op verschillen in het gen DWARF. Een gen dat codeert voor een enzym nodig voor de productie van brassinosteroide. Groeide de onderzoekers de kleine blaaskruid plantjes in aanwezigheid van brassinosteroide dan groeide ze net zulke lange stengels als hun normale soortgenoten.

De grote vraag was nu hoe zorgt brassinosteroide voor de normale groei. Een hint kwam van de invloed die brassinosteroide heeft op de uitrekking van een net ontkiemde zaailing. Hier zorgt brassinosteroide voor soepele celwanden. De onderzoekers voerde deze eigenschap toe aan de computersimulaties. Deze lieten zien dat wanneer de cellen van de buitenste cellaag soepele cellen hadden, deze zich beter konden uitstrekken en mee konden groeien met de cellen binnen in de steel.

Brassinosteroide gaf de cellen een losser korset, en zo de ruimte om mee te bewegen met buurcellen. Bij afwezigheid van brassinosteroide was dit korset te strak ingebonden, en was er geen bewegingsruimte. Met verdraaiingen en verlies aan holle ruimtes als gevolg.

Literatuur

Robert Kelly-Bellow et al., (2023) Brassinosteroid coordinates cell layer interactions in plants via cell wall and tissue mechanics. Science380,1275-1281. DOI: 10.1126/science.adf0752

Bedankt voor het lezen
Vond je het interessant, overweeg dan een van de volgende acties

🍵 Buy me a tea

Volg me op LinkedIn of BlueSky
Stuur het door aan een vriend of collega
Abonnneer je op m’n nieuwsletter zodat de volgende automatisch in je inbox verschijnt.

Maybe carnivorous

Maybe carnivorous

While most plants get their nutrients from the soil, are some plants carnivours. They get their nutrients from the catching and digesting flies and other insects. And then there is Triphyophyllum peltatum, a rare tropical African liana, that is sometimes getting its nutrients from the soil, while at other times it gets those from flies. Now, German researchers have discovered what makes the plant develop fly catching leaves; a shortage of phosphate.

Like its name suggests, Triphyophyllum peltatum can make three types of leaves. A normal thirteen in a dozen leaf. In addition, they develop glandular leaves, those look more like stems with side branches each with a small red gland moist with digesting juices. And then there are the mature leaves with a hook at their tip to help the liana clime. Only those glandular leaves, the liana is not always growing them. But why was not clear.

To discover when the liana is making its glandular leaves, the researchers grew the liana in the lab. There they could expose the liana to different circumstances and analyse its reaction to those. Because glandular leaves contribute obtaining nutrients, the researchers studied what happened when there is a shortage of nitrogen, potassium, or phosphate.

The liana could not do completely without any phosphate from the soil

When there was no nutrient shortage, then the liana did not make any glandular leaves. Plants growing without potassium did not show any visible differences compares to plants that had enough potassium. Also, a shortage of nitrogen did not result in plants growing glandular leaves, although the plants did look a little pale and yellow. Only by a shortage of phosphates the researchers observed the growth of glandular leaves. The liana kept forming glandular leaves in addition, to its normal leaves as long as there was a shortage of phosphate. Up on receiving phosphate from the researchers, the plants stopped growing glandular leaves.

Still, the researchers noticed, the liana could not do completely without any phosphate from the soil. When they transferred young plants to soil without any phosphate, these plants did not survive. A little bit of phosphate was needed during the first few weeks of growth. In its presence the plant grew strong enough to make its first glandular leave after about 11 weeks enabling it to deal with further shortages.

Literature

Winkelmann, T., Bringmann, G., Herwig, A. and Hedrich, R. (2023), Carnivory on demand: phosphorus deficiency induces glandular leaves in the African liana Triphyophyllum peltatum. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.18960

Thanks for reading.
If you like what you read, support me with on of the following actions

🍵 Buy me a tea

Follow me on LinkedIn or BlueSky
Share it with a friend or co-worker
Singing up to my newsletter so my next blog lands directly in your inbox

Toch maar vleesetend

Toch maar vleesetend

Terwijl de meeste planten hun voedingstoffen gewoon uit de grond halen, zijn sommige planten vleeseters. Die komen aan hun voedingstoffen doormiddel van het vangen en verteren van vliegjes en andere insecten. En dan is er Triphyophyllum peltatum, een zeldzame tropische Afrikaanse liaan die soms z’n voedingstoffen uit de grond haalt, en soms uit vliegjes. Nu hebben Duitse onderzoekers ontdekt wat de plant aanzet om vliegjes vangende bladeren te ontwikkelen; een te kort aan fosfaat.

Triphyophyllum peltatum kan, zoals z’n naam suggereert, drie soorten bladeren ontwikkelen. Een normaal huis, tuin en keuken blad. Daarnaast vormen ze glandulaire bladeren, deze zien er meer uit als een stengel met zijtakjes die aan hun uiteinde een rood bolletje bevatten dat vochtig is met verteringssappen. En dan zijn er nog de volwassen bladeren die met de haak aan hun uiteinde de liaan helpen met klimmen. Alleen die glandulaire bladeren, die vormt de liaan niet altijd. Waarom niet was nog onduidelijk.

Om te onderzoeken wat wanneer de liaan glandulaire bladeren vormt kweekte de onderzoekers de liaan in het lab. Daar konden ze de liaan aan verschillende omstandigheden blootstellen en de reactie daarop analyseren. Omdat de glandulaire bladeren bijdragen aan het verkrijgen van voedingstoffen bestudeerde de onderzoekers het effect een te kort aan stikstof, kalium, of fosfaat.

Toch kan de liaan niet geheel zonder fosfaat afkomstig uit de grond

Wanneer er geen te kort is aan voedingstoffen maakte de liaan geen glandulaire bladeren. Groeide de planten zonder kalium dan was er geen zichtbaar verschil met planten die genoeg kalium hadden. Ook een te kort aan stikstof zorgde niet voor het vormen van glandulaire bladeren, al zag de plant er wel wat pips, vergeeld uit. Bij een te kort aan fosfaat zagen de onderzoekers groei van glandulaire bladeren. De liaan bleef glandulaire bladeren vormen naast de huis, tuin, en keuken bladeren zolang er een te kort aan fosfaat is. Gaven de onderzoekers de planten weer fosfaat, dan stopte de plant met de groei van glandulaire bladeren.

Toch kan de liaan niet geheel zonder fosfaat afkomstig uit de grond merkte de onderzoekers. Plaatste ze jonge plantjes in grond zonder fosfaat, dan overleefde deze het niet. Een klein beetje fosfaat was nodig tijdens de eerste groei van de plant. Was dit aanwezig, dan groeide het plantje sterk genoeg om na een week of 11 z’n eerste glandulaire blad te ontwikkelen om het te kort van fosfaat verder op te vangen.

Literatuur

Winkelmann, T., Bringmann, G., Herwig, A. and Hedrich, R. (2023), Carnivory on demand: phosphorus deficiency induces glandular leaves in the African liana Triphyophyllum peltatum. New Phytol. https://doi.org/10.1111/nph.18960

Bedankt voor het lezen
Vond je het interessant, overweeg dan een van de volgende acties

🍵 Buy me a tea

Volg me op LinkedIn of BlueSky
Stuur het door aan een vriend of collega
Abonnneer je op m’n nieuwsletter zodat de volgende automatisch in je inbox verschijnt.